ssd是啥意思 ssd化学药剂( 二 ) _性能

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SSD控制器芯片负责向所有的NAND Flash芯片执行读写任务，同样也就通过指令的方式来运作，因为地址信息和数据信息都在这8位的总线上传送，加上总线位宽太窄，所以一个简单的寻址都需要多个时钟周期才能仅完成。
我们知道芯片容量越大，地址就会越长，寻址时间也就会越长，对小块随机IO ， Flash会随着容量的增加而变得越来越低效。

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读写数据流程
下面来看一下读写操作都需要做哪些工作？
如何读数据
当需要读某个Page时， Flash控制器将这个Page的字线组电势置为0 ，可以将电势值解码成1或者0 ，放到SSD的RAM Buffer中。
从上述过程就可以看出SSD的最小IO单位为1个Page

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如何写数据
Flash芯片要求在修改一个Cell中的位之前，必须擦除这个Cell 。其实这个擦除动作就是将一个Block一下全放电。也就是每次擦除只能一下擦除整个Block ，将所有的Cell全置1 。
这就是SSD的一个非常致命的缺点，它不能单独擦除某个Page或者Cell
擦除完毕以后， SSD会以Page为单位进行写入。

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SSD的问题SSD天然的缺陷
Flash芯片在写入数据的时候有很多效率低下的地方，这是Flash芯片的通病

擦除前需要将整个Block清掉（Erase before overwrite）
上面我们讲到过如果要写入数据，必须先Erase整个Block ，而不只是把一个Page或者Cell给清掉。相比于机械磁盘，多了擦除的这个步骤。

特别是如果仅仅需要更改某个Page的内容，却需要擦除整个Block ，性能浪费很严重。我们可以看看修改只修改某个Page的过程，

在擦除之前，先将Block的数据读入RAM中，
然后擦除整个Block ，
再更新RAM中的对应Page ，写回Flash芯片中

这也是SSD的缓存通常比较大的原因。
这就叫做写扩大，我们姑且称之为写惩罚
这个时候我们会问，为什么如果只需要修改一个Cell ，却需要把Block放电？
因为Cell之间是存在干扰的，如果有的在充电，有的在放电，则会产生不可控的干扰问题。所以不如直接将所有的先放电。
那为什么需要一次擦一个Block ，而不是一个Page？
这是管理粒度的问题，粒度越小，管理开销越大，所以一次擦一个Block是一种比较折中的方案。
不过幸好，向Free Space写入数据时，因为里面没有被写过，所以不需要擦除，当然没有写惩罚。
但是另一个问题又来了， SSD如何知道哪些是Free Space？
我们知道只有文件系统才知道硬盘上哪些数据是有用的，它会使用元数据来进行记录，即使是删除一份数据也只是修改了元数据，而不是把数据真正的删除掉。
这样看来， SSD其实是不知道硬盘上哪些地方是所谓的Free Space ，它只会把数据往从来没修过的地方写，所以Free Space会越来越少。

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